(57)【要約】本発明は，２つのストリップ突条と，リングの外側から内側まで延在する開口部を有し，リング本体の断面が周囲方向に変化するワンピース型のオイルコントロールリングに関する。その変化は，リング後部に向けて断面積が減少する内溝と，突条間に位置する溝の深さ変化によって達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向の厚さ（Ｄ）が周方向において一定のリング本体（１）を備えるワンピース型のオイルコントロールリングであって；
・２つの突条（２）が，外溝（４）によって軸線方向で互いに離間するように，前記リング本体の外側摩擦面上で周方向に配置され；
・開口部（３）が，前記外溝の底部から前記リング本体の内部まで半径方向に延在するように配置され；
・２つの内溝（５）が，前記リング本体の内側で周方向に延在するように配置され；
・前記内溝の１つが，それぞれ各リング合口の領域で開始し；
・前記内溝の断面積が，前記リング合口から前記リング後部に向けて減少する，オイルコントロールリング。
【請求項２】
前記開口部（３）が，前記リング合口から測って，０°〜１３５°及び２２５°〜３６０°の角度範囲内，好適には０°〜９０°及び２７０°〜３６０°の角度範囲内に配置される，請求項１に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項３】
前記内溝（５）の深さ（Ｔｉ）が，前記リング合口から前記リング後部に向けて減少する，請求項１又は２に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項４】
前記内溝（５）の深さ（Ｔｉ）が，前記リング合口から測って，１３５°〜２２５°の角度範囲内，好適には１６５°〜１９５°の角度範囲内，特に実質的に１８０°の角度のみを含む小さな角度範囲内でゼロである，請求項１〜３の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項５】
前記内溝（５）の深さ（Ｔｉ）が，前記リング合口から測った角度に比例して減少する，請求項１〜４の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項６】
前記内溝（５）の開始部が，各リング合口から離間する，請求項１〜５の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項７】
前記リングの内側における前記内溝（５）の軸線方向高さが，該リングの軸線方向における全高よりも小さい，請求項１〜６の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項８】
前記リングの内側における前記内溝（５）の軸線方向高さが，前記リング合口から出発して，前記リング後部に向けて減少する，請求項７に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項９】
前記内溝（５）の最大深さが，前記オイルコントロールリングの軸線方向高さの２５％〜１００％，好適には５０％〜１００％，特に７５％〜１００％である，請求項１〜８の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項１０】
前記外溝（４）の深さ（Ｔａ）が，２つのリング合口から出発して，前記リング後部に向けて減少する，請求項１〜９の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項１１】
前記外溝（４）の深さ（Ｔａ）が，前記リング合口から測って，１３５°〜２２５°の角度範囲内，好適には１６５°〜１９５°の角度範囲内，特に実質的に１８０°の角度のみを含む小さな角度範囲内で一定である，請求項１〜１０の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項１２】
前記外溝（４）の深さ（Ｔａ）が，前記リング合口から測った角度に比例して減少する，請求項１〜１１の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項１３】
前記リング本体（１）の上側及び下側ハーフが，互いに対照的に形成されている，請求項１〜１２の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はピストンリングに関し，特にワンピース型のオイルコントロールリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
４ストロークエンジンにおける主要な問題点の１つは，ピストンリング−ピストンシステムをクランクケース内のオイルからシールするように制御することである。これは，燃焼室をクランクケースオイルから最適にシールすべきピストンリングによって達成される。その文脈において留意すべき点は，摩擦に関するピストンリングシステムの機能性を担保すると共に燃焼室内よりのガスからシールするため，システムには所定量のオイルが必要とされることである。この規定量のオイルは，ピストンリング摩擦面上における流体力学的な潤滑膜を阻害しない限度で，可能な限り少量とすべきである。特に，オイルコントロールリングは，オイル消費量，機能性及び摩擦抵抗を完全にバランスさせる必要がある。
【０００３】
オイルコントロールリングは，以下では単に「オイルリング」として記載するが，現在では，ＬＶＤ又はＬＶＰ  ＨＤエンジンにおいて，殆どがツーピース構造又はスリーピース構造として構成されている。ツーピースリングでは，リングキャリアが内部スプリングとして構成されている。２つの突条がピストンリングの摩擦面上に配置されてシリンダ壁から余剰のオイルを払拭し，開口部，例えば孔やスロットが突条間に配置されて余剰のオイルをピストンリングの外側から内側に搬送する。突条は，殆どが高さ及び深さにおいて，並びに摩擦面上での配置に関して対称的に構成される。内側スプリングはピストンリングの外側摩擦面，すなわち摩擦面上に配置される突条をシリンダ壁に対して押圧するために必要とされる力を発生させる。
【０００４】
小さな構造体の場合，このようなマルチピース構造は製造が困難であると共に組付けが複雑であり，損傷及び摩耗を生じ易い。従って，このような欠点を伴わず，オイル制御機能を達成するために十分に均一なシリンダ壁に対する押圧力を発生させるオイルコントロールリングが待望されている。
【発明の概要】
【０００５】
この課題は，半径方向の厚さが周方向において一定のリング本体を備え，２つの突条が，外溝によって軸線方向で互いに離間するように，前記リング本体の外側摩擦面上で周方向に配置され，開口部が，前記外溝の底部から前記リング本体の内部まで半径方向に延在するように配置され，２つの内溝が，前記リング本体の内側で周方向に延在するように配置され，前記内溝の１つが，（それぞれ）各リング合口の領域で開始し，前記内溝の断面積が，前記リング合口からリング後部に向けて減少する，オイルコントロールリングによって解決される。
【０００６】
本発明の一態様において，前記開口部は，前記リング合口から測って，０°〜１３５°及び２２５°〜３６０°の角度範囲内，好適には０°〜９０°及び２７０°〜３６０°の角度範囲内に配置される。
【０００７】
他の態様において，前記内溝の深さは，前記リング合口から前記リング後部に向けて減少する。
【０００８】
他の態様において，前記内溝の深さは，前記リング合口から測って，１３５°〜２２５°の角度範囲内，好適には１６５°〜１９５°の角度範囲内，特に実質的に１８０°の角度のみを含む小さな角度範囲内でゼロである。
【０００９】
他の態様において，前記内溝の深さは，前記リング合口から測った角度に比例して減少する。
【００１０】
他の態様において，前記内溝の開始部は，各リング合口から離間する。
【００１１】
他の態様において，前記リングの内側における前記内溝の軸線方向高さは，該リングの軸線方向における全高よりも小さい。
【００１２】
他の態様において，前記リングの内側における前記内溝の軸線方向高さは，前記リング合口から出発して，前記リング後部に向けて減少する。
【００１３】
他の態様において，前記内溝の最大深さは，前記オイルコントロールリングの軸線方向高さの２５％ 〜１００％，好適には５０％〜１００％，特に７５％〜１００％である。
【００１４】
他の態様において，前記外溝の深さは，２つのリング合口から出発して，前記リング後部に向けて減少する。
【００１５】
他の態様において，前記外溝の深さは，前記リング合口から測って，１３５°〜２２５°の角度範囲内，好適には１６５°〜１９５°の角度範囲内，特に実質的に１８０°の角度のみを含む小さな角度範囲内で一定である。
【００１６】
他の態様において，前記外溝の深さは，前記リング合口から測った角度に比例して減少する。
【００１７】
他の態様において，前記リング本体の上側及び下側ハーフは，互いに対照的に形成されている。
【００１８】
慣用的な技術用語に従って，「軸線方向」とは，ピストンにおける対応する方向，すなわちその往復運動方向，あるいはピストン−シリンダの対応する軸線を指す。「リング軸線」は，リングの中心を軸線方向に通過する軸線であり，組立状態においてピストンの中心軸線と一致する。従って，「半径方向」は，リング軸線に対して垂直であって，リング面と平行に延在する方向である。「軸線方向断面」は，リング軸線を含む平面である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下，添付図面を参照しつつ，本発明の例示的な実施形態について更に詳述する。
【図１】本発明の第１実施形態を示す平面図及び断面図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態を示す平面図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施形態を示す断面図である。
【００２０】
図面は，単に本発明の基本的な構成を示すに止まり，本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に記載するオイルリングは，バネ無し構造を特徴としており，対応する構成によって所要の接線方向力（押圧力）を発生するものである。リングの膨張及び壁厚は，面圧が今日のツーピース型又はスリーピース型のオイルコントロールリングに対応するように選択される。これに対応させて，リング本体の断面は，内溝により周方向において変化している。リング本体は，周方向において半径方向の厚さが一定であり，かつ軸線方向高さも一定であるため，この目的のために内溝の断面積を周方向に変化させ，オイルコントロールリングの外溝を追加的に変化させることができる。
【００２２】
図１は，本発明に係るオイルコントロールリングの例示的な第１実施形態を示す。この実施形態は，内溝の深さを変化させることにより，断面積を変化させるものである。オイルコントロールリングは，半径方向厚さＤ及び高さが周方向において一定であるリング本体１を備える。この場合，厚さはリング本体の軸線方向断面内における半径方向の寸法である。すなわち，半径方向における最外側又は最内側の線／面は，溝の半径方向深さを決定するための半径方向での参照とすることができる。
【００２３】
リング本体の摩擦面上には，２つの突条２が，互いに軸線方向の間隔をもって離間するように，周方向に配置されている。これらの突条は，組付後にシリンダ壁に当接して実際のオイル制御機能を発揮する。これらの払拭突条２は，リングの全周に亘って延在する。開口部３，例えば孔又はスロットが，リング本体を通して，２つの突条の間における外側摩擦面領域から，すなわち突条の間に位置する外溝４の底部から半径方向内向きに延在する。突条の間に累積するオイルは，これらの開口部を通してピストンリングの内部まで搬送され，最終的にはクランクケース内に戻される。
【００２４】
ピストンリング内には２つの内溝５，すなわち内側溝が配置されている。これら内溝の深さＴｉは，周方向に変化する。この文脈において，周方向におけるある角度位置での深さとは，当該角度位置における軸線方向断面内で溝の半径方向最外側点からピストンリング内部の半径方向最内側点までの半径方向距離，換言すれば当該角度位置における軸線方向断面内における溝の最大半径方向寸法を指す。
【００２５】
いずれの内溝５も，２つのリング合口の近傍領域において，周方向での最大深さを有する。オイルが内溝から直にリング合口内に流入するのを防止するため，内溝は，適用可能な場合には，合口からある距離だけ離れた位置から開始するように，すなわち薄い突条（例えば，直径が８０ｍｍ又は１００ｍｍのリングの場合に１ｍｍ〜数ｍｍ）の厚さが合口に残されるように設計することができる。内溝５の深さＴｉは，リング後部に向けて減少し，溝はリング後部ではもはや存在しなくなる。内溝は，その深さＴｉが減少するために断面積も減少する。
【００２６】
従って，半径方向の壁厚が合口において最小となり，壁厚はリング後部において増加する。これにより，幾何学的な慣性モーメントが合口に向けて減少して，シリンダ壁に対する周方向に均一な接触圧が生成され，シールを達成するために必要とされる適応性が達成される。
【００２７】
この文脈において，図１の左半部は，周方向における異なる角度位置ａ，ｂ，ｃ，ｄにおける内溝の１つを通しての軸線方向断面５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを破線で示す。内溝の深さＴｉは，代表例として断面５ｄのみについて示されており，この断面はリング合口に最も近い角度位置ｄに対応する。図１では内溝がパラボラ状として示されているが，異なる形状，例えば異なる丸み形状（楕円状，円形状）も想定可能であり，矩形溝又はＶ字形状溝とすることもできる。図示のバラボラ形状溝の場合には，リング内側から規定の半径方向距離において測った軸線方向高さが深さと同時に減少し，これも断面積の減少に資するものである。この効果は，適用可能であれば異なる形状の溝，例えばＶ字形状溝でも生じるが，矩形溝ではその限りでない。
【００２８】
内溝５の深さＴｉは，リング合口から出発して，リング後部に向けて減少する。この減少は，リング合口から測った角度と実質的に比例して生じさせるのが好適である。従って，この角度的な暫減は，リング合口が０°に位置し，かつ，リング後部が１８０°に位置するように選択される。溝は，リング後部ではもはや存在しない。すなわち，当該位置において，内溝５の深さＴｉはゼロである。すなわち，リング後部（図１における位置ａに対応する）において，リングの内側はある角度範囲に亘って溝無しとされている。溝無しの角度範囲は，１３５°〜２２５°の角度範囲，好適には１６５°〜１９５度の角度範囲，特に実質的に１８０°の角度のみを含む±５°の小さな角度範囲とすることができる。
【００２９】
内溝５が開始するリング合口の近傍における内溝の深さＴｉ，すなわち，リング後部に向けて深さが減少するために最大となる内溝の深さは，オイルコントロールリングの軸線方向高さの２５％〜１００％の範囲内，好適には５０％〜１００％の範囲内，特に７５％〜１００％の範囲内とすべきである。内溝の最大深さは，オイルリングの軸線方向高さの１００％を超えるべきではない。さもなければ，残留する半径方向のリング厚さが過小となり，破損のリスクが増加するからである。
【００３０】
オイルを流すための開口部３は，壁厚の薄い領域のみに配置される。この目的のため，リング合口から測って，−１３５°〜＋１３５°，すなわち２２５°〜３６０°及び０°〜１３５°の角度範囲，好適には−９０°〜＋９０°，すなわち２７０°〜３６０°及び０°〜９０°の角度範囲が設定される。この形態により，オイルコントロールリングの外側で，開口部に向けてのオイル流れが生成される。そして内溝５は，リング後部におけるオイル流れを付加的に制御するものである。
【００３１】
言うまでもなく，溝の縁部は，図示のようにリングの上側及び下側における内縁部と一致させる必要がない。リングの内側表面は，例えば，リング軸線と平行に位置する上側及び下側領域を有することができ，すなわち溝を有しておらず，これに対して内溝は中間に位置する中央領域のみに配置される。周方向における内溝の軸線方向高さを，当該角度位置における軸線方向断面内における最大軸線方向寸法と定義すれば，その内溝の軸線方向高さは，少なくとも所定の角度範囲内においてリングの全高よりも小さい。好適には，内溝の軸線方向高さは，リング合口から出発して，リング後部に向けて減少する。これにより，内溝の断面積も，内溝の深さが増加しない限り，リング後部に向けて減少する。開口部位置において内溝の軸線方向高さを減少させることにより，開口部によりこれらの位置で生じるリング本体の脆弱化を補償することも想定可能である。
【００３２】
更に，好適には，上側及び下側のリングハーフは，互いに対称的に，すなわちリング高さの半分における平面に対して鏡像対称的に構成される。これにより，オイルコントロールリングの組付けの間にねじりが生ぜず，２つの突条２が周方向において均一な面圧をもってシリンダ壁に対して，そして相互に押圧される。内溝５自体を対称的に構成する場合，これは，内溝をリング本体１の軸線方向高さに関して中心的に配置することにより達成される。言うまでもなく，摩擦面及び開口部３は，張力下のリングのねじりを防止するため，これに対応する構成とすべきである。
【００３３】
図２Ａ及び２Ｂは，第２の例示的な実施形態を示す。図１に関する内溝についての上記説明は，本実施形態についても当てはまる。加えて，第２実施形態では外溝４（例示的に，４ｄのみについて示されている）の深さＴａも変化する。図２Ａの左側は軸線方向断面４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを示し，これらは同図の右側における角度位置ａ，ｂ，ｃ，ｄに対応する。本例において，外溝４は最大深度が２つの合口に位置しており，その深さＴａは，断面が変化するよう，リング合口から開始してリング後部に向けて周方向に減少する。しかしながら，本例では，突条２のオイル制御機能を損なわないよう，軸線方向高さは変化させない。同じ理由から，溝壁は，好適には半径方向外側領域においてリング軸線に対して可能な限り垂直に延在させる。外溝４の底部は，内溝５の底部と同様に，丸み形状（例えば，図示のパラボラ形状）又は多角形状を有する。
【００３４】
外溝４の深さＴａのリング後部に向けての減少は，リング合口から測った角度に対して比例的に生じさせることができる。リング後部領域において，外溝４は，ゼロよりも大きな一定の深さＴａを有するべきである。さもなければ，２つの払拭用突条がもはやリング後部には存在せず，オイルリングの機能が相当に制約されるからである。この一定の外溝深さＴａの角度範囲は，リング合口から測って，１３５°〜２２５°の間，好適には１６５°〜１９５°の間，特に実質的に１８０°の角度のみを含む狭い範囲に存在する。
【００３５】
この外溝４の構成により，リングの外側において，開口部３に向けての意図的なオイル流れを確保することができる。好適には，開口部は，前述したように，小さいリング肉厚領域，すなわちリング合口の近傍に配置される。内溝５の断面積と外溝４の付加的な深さにより形成される容積は，オイルを取り込み，かつオイル流れを強化するものでもある。リング合口における容積は，近傍に開口部が配置されるリング合口に向けてのオイル流れを確保するために，リング後部における容積と対比して増加している。
【００３６】
図２Ｂの左側は，オイルコントロールリングを通しての３つの個別的な軸線方向断面を示し，断面の周方向における適応性と，幾何学的慣性モーメントの関連する適応性を説明するものである。リング本体１は，最小肉厚（従って最小の幾何学的慣性モーメント）をリング合口（頂部）に有し，最大肉厚をリング後部に有する。これにより，ツーピース型又はスリーピース型オイルコントロールリングで使用されていた内ばねを設けることなく，周方向に均一な接触圧が達成される。その結果，ばねとリング本体との接触がないために摩耗が減少する。更に，ワンピース構造により組付けが結衣となり，コストも削減される。
【図１】
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【図２Ａ】
2019523370.tif 000004
【図２Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月26日(2018.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向の厚さ（Ｄ）が周方向において一定のリング本体（１）を備えるワンピース型のオイルコントロールリングであって；
・２つの突条（２）が，外溝（４）によって軸線方向で互いに離間するように前記リング本体の外側摩擦面上で周方向に配置され；
・開口部（３）が，前記外溝の底部から前記リング本体の内部まで半径方向に延在するように配置され；
・２つの内溝（５）が，前記リング本体の内側で周方向に延在するように配置され；
・前記内溝の１つが，それぞれ各リング合口の領域で開始し；
・前記内溝（５）の深さ（Ｔｉ）が，前記リング合口からリング後部に向けて減少し；
・前記内溝の断面積が，前記リング合口から前記リング後部に向けて減少する，オイルコントロールリング。
【請求項２】
前記開口部（３）が，前記リング合口から測って，０°〜１３５°及び２２５°〜３６０°の角度範囲内，好適には０°〜９０°及び２７０°〜３６０°の角度範囲内に配置される，請求項１に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項３】
前記内溝（５）の深さ（Ｔｉ）が，前記リング合口から測って，１３５°〜２２５°の角度範囲内，好適には１６５°〜１９５°の角度範囲内，特に実質的に１８０°の角度のみを含む小さな角度範囲内でゼロである，請求項１又は２に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項４】
前記内溝（５）の深さ（Ｔｉ）が，前記リング合口から測った角度に比例して減少する，請求項１〜３の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項５】
前記内溝（５）の開始部が，各リング合口から離間している，請求項１〜４の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項６】
前記リングの内側における前記内溝（５）の軸線方向高さが，該リングの軸線方向における全高よりも小さい，請求項１〜５の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項７】
前記リングの内側における前記内溝（５）の軸線方向高さが，前記リング合口から出発して，前記リング後部に向けて減少する，請求項６に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項８】
前記内溝（５）の最大深さが，前記オイルコントロールリングの軸線方向高さの２５％ 〜１００％，好適には５０％〜１００％，特に７５％〜１００％である，請求項１〜７の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項９】
前記外溝（４）の深さ（Ｔａ）が，２つのリング合口から出発して，前記リング後部に向けて減少する，請求項１〜８の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項１０】
前記外溝（４）の深さ（Ｔａ）が，前記リング合口から測って，１３５°〜２２５°の角度範囲内，好適には１６５°〜１９５°の角度範囲内，特に実質的に１８０°の角度のみを含む小さな角度範囲内で一定である，請求項１〜９の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項１１】
前記外溝（４）の深さ（Ｔａ）が，前記リング合口から測った角度に比例して減少する，請求項１〜１０の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【請求項１２】
前記リング本体（１）の上側及び下側ハーフが，互いに対照的に形成されている，請求項１〜１１の何れか一項に記載のワンピース型オイルコントロールリング。
【国際調査報告】
2019523370.tif 000006
2019523370.tif 000007
2019523370.tif 000008
2019523370.tif 000009